CN108251173A - 一种提高水煤浆固含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤炭清洁利用技术领域，具体涉及一种提高水煤浆固含量的方法。该方法包括以下步骤：(1)对收集的煤进行烘干脱水，然后粉碎至D50粒径为50‑100μm；(2)对步骤(1)粉碎后的煤进行压缩成型，压缩压力为5‑15MPa，压缩温度为30‑60℃；(3)对步骤的(2)压缩成型后的煤再次粉碎处理，粉碎至D50粒径为30‑50μm，得煤粉；(4)将步骤(3)的煤粉与水按比例进行配比混合、研磨制浆，得到浓度为60‑65wt％的浆液。本发明提供的方法能够使所得浆液固含量提高的同时，浆液的粘度低、流动性好，而且工艺简单，不需要额外的添加剂，经济环保。

Description

一种提高水煤浆固含量的方法
技术领域
本发明属于煤炭清洁利用技术领域，具体涉及一种提高水煤浆固含量的方法。
背景技术
水煤浆技术是一种洁净煤技术，在我国经过几十年的发展已经日趋完善，广泛应用在工业锅炉、窑炉上，同时水煤浆作为水煤浆气化的进料，在煤化工领域中也得到了极大的利用。该技术具有利用效率高，污染排放低的优点，可以高效安全的储存运输，还能像油一样实现泵送、雾化和燃烧。
近年来，随着我国低阶煤的探明储量增加，行业对低阶煤的利用也越来越关注。但是由于低阶煤内部发达的孔隙和含氧官能团，将水分以化学或物理吸附在煤孔隙表面形成难以去除的结合水，使得水煤浆中能够自由流动的水分大大减少，从而导致低阶煤制浆浓度低，粘度高，流动性差，难以满足工业上要求的煤浆性能。因此，发展低阶煤制浆技术既是煤化工行业的需求，也是亟需解决的一个难题。
为此，中国专利文献CN104962331A公开了一种低阶煤制备水煤浆的方法，具体为：首先将低阶煤送入破碎机先进行破碎至粒度≤5mm，将破碎后的细粒煤送入螺旋挤压装置；然后送入螺旋挤压装置中的细粒煤，在5MPa-40MPa的压力下进行为剪切和挤压；最后送入磨机，同时加入添加剂和水，磨制成浓度为53％-65％的水煤浆。该工艺通过对低阶煤进行挤压、制浆时加入添加剂实现了在提高水煤浆固含量的同时降低其粘度。但是，该技术方案通过加入添加剂来降低粘度，成本较高，还会造成环境二次污染。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的在水煤浆制备过程中需要加入添加剂降低其粘度的缺陷，从而提供一种不需要添加剂来提高水煤浆固含量同时降低粘度的方法。
一种提高水煤浆固含量的方法，包括以下步骤：
原料预处理：收集煤并控制含水率低于2wt％，然后粉碎至D50粒径为50-100μm；
压缩：对粉碎后的煤进行压缩成型，压缩压力为5-15MPa，压缩温度为30-60℃；
粉碎：对压缩成型后的煤再次粉碎处理，粉碎至D50粒径为30-50μm，得煤粉；
制浆：将煤粉与水按比例进行配比混合、研磨制浆，得到浓度为60-65wt％的浆液。
进一步地，采用烘干脱水控制含水率，所述烘干脱水温度为30-60℃，烘干脱水时间为2-6h。
进一步地，所述压缩成型为压片成型、压块成型或压条成型。可以采用压片机、压块机或压条机对煤进行压缩成型。
进一步地，压缩后粉碎至煤粉的堆密度为1100-1300kg/m3。
进一步地，粉碎过程为锤片式磨粉碎、球磨粉碎、棒磨粉碎、超微粉碎或气流粉碎。进一步地，粉碎过程可以采用锤片式磨机、球磨机、棒磨机、超微粉碎机或气流粉碎机等。
进一步地，所述研磨制浆步骤搅拌制浆、分散制浆、乳化制浆、剪切制浆、均质制浆或胶体磨制浆。进一步地，可以采用的设备为搅拌机、混合机、分散机、乳化机、剪切机、均质机、研磨机或胶体磨等。
进一步地，所述研磨制浆的时间为1-10分钟。
进一步地，所述制浆步骤中煤粉与水的质量比为60-65:35-40。
进一步地，所得浆液的粘度为600-1100mPa·s。
进一步地，选用的煤优选为低阶煤，包括长焰煤、气煤、褐煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤等，当选用褐煤时，所得浆液的粘度为700-1000mPa·s。
进一步地，当选用长焰煤时，所得浆液的粘度为600-800mPa·s。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的提高水煤浆固含量的方法，通过对煤进行脱水、粉碎、压缩、再粉碎、研磨制浆这一工艺流程，使得煤在水中的固含量达到60-65wt％，而浆液的粘度仅为600-1100mPa·s，当选用褐煤时，浆液黏度为700-1000mPa·s，选用长焰煤时，浆液粘度为600-800mPa·s。该方法通过各步骤的配合，尤其是对两次粉碎步骤中粒度的控制、以及压缩和研磨制浆步骤的控制，能够使煤物料粒子在机械作用下产生机械镶嵌，纤维素、木质素结构被破坏并且相互缠绕，颗粒间的空隙大幅缩小，物料之间结合紧密，这种做法可以驱赶大量孔隙中的空气，从而使得本发明所得浆液固含量提高的同时，浆液的粘度降低、流动性好，便于输送、提高装置的利用效率，满足后续处理工艺的进料要求。而且工艺简单，不需要额外的添加剂，大大降低了原料的运输费用，经济环保。
2.本发明提供的提高水煤浆固含量的方法，通过控制原料压缩的温度、压力及再粉碎的粒度等参数，可是实现调整浆液的黏度。随着压缩压力和温度的提高，物料内部孔隙结构被破坏得更加彻底，所含水分大大减少，物料间结合得更为致密，压缩后物料堆密度高，更有利于运输。同时随着再粉碎粒度的控制，在配浆时固液结合更好，粘度降低，从而增加浆液整体的流动性。
具体实施方式
实施例1
一种提高水煤浆固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的泥煤进行烘干脱水，烘干脱水温度为30℃，烘干脱水时间为6h，然后粉碎至D50粒径为50μm；
(2)对步骤(1)采用棒磨粉碎后的煤采用压片机进行压缩成型，压缩压力为15MPa，压缩温度为30℃；
(3)对步骤的(2)压缩成型后的煤采用棒磨再次粉碎处理，粉碎至D50粒径为30μm，得煤粉，其密度为1300kg/m3；
(4)将步骤(3)的60kg煤粉与40kg水混合、选用均质机进行研磨制浆，研磨制浆的时间为10分钟，得到浓度为60wt％的浆液。
实施例2
一种提高水煤浆固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的肥煤进行烘干脱水，烘干脱水温度为60℃，烘干脱水时间为2h，然后采用球磨粉碎至D50粒径为100μm；
(2)对步骤(1)粉碎后的焦煤采用压条机进行压缩成型，压缩压力为5MPa，压缩温度为60℃；
(3)对步骤的(2)压缩成型后的煤采用锤片式磨再次粉碎处理，粉碎至D50粒径为50μm，得煤粉，其密度为1100kg/m3；
(4)将步骤(3)的65kg煤粉与35kg水混合、选用研磨机进行研磨制浆，研磨制浆的时间为1分钟，得到浓度为65wt％的浆液。
实施例3
一种提高水煤浆固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的气煤进行烘干脱水，烘干脱水温度为40℃，烘干脱水时间为3h，然后采用超微粉碎机粉碎至D50粒径为70μm；
(2)对步骤(1)粉碎后的煤采用压片机进行压缩成型，压缩压力为8MPa，压缩温度为40℃；
(3)对步骤的(2)压缩成型后的煤采用超微粉碎机再次粉碎处理，粉碎至D50粒径为35μm，得煤粉，其密度为1200kg/m3；
(4)将步骤(3)的63kg煤粉与37kg水混合、选用分散机进行研磨制浆，研磨制浆的时间为5分钟，得到浓度为63wt％的浆液。
实施例4
一种提高水煤浆固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的长焰煤进行烘干脱水，烘干脱水温度为50℃，烘干脱水时间为5h，然后采用气流粉碎机粉碎至D50粒径为80μm；
(2)对步骤(1)粉碎后的煤采用压条机进行压缩成型，压缩压力为13MPa，压缩温度为50℃；
(3)对步骤的(2)压缩成型后的煤采用气流粉碎机再次粉碎处理，粉碎至D50粒径为40μm，得煤粉，其密度为1300kg/m3；
(4)将步骤(3)的65kg煤粉与35kg水混合、选用胶体磨进行研磨制浆，研磨制浆的时间为8分钟，得到浓度为65wt％的浆液。
实施例5
一种提高水煤浆固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的褐煤进行烘干脱水，烘干脱水温度为50℃，烘干脱水时间为5h，然后采用气流粉碎机粉碎至D50粒径为80μm；
(2)对步骤(1)粉碎后的煤采用压条机进行压缩成型，压缩压力为13MPa，压缩温度为50℃；
(3)对步骤的(2)压缩成型后的煤采用气流粉碎机再次粉碎处理，粉碎至D50粒径为40μm，得煤粉，其密度为1300kg/m3；
(4)将步骤(3)的65kg煤粉与35kg水混合、选用胶体磨进行研磨制浆，研磨制浆的时间为8分钟，得到浓度为65wt％的浆液。
对比例1
一种提高水煤浆固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的褐煤进行烘干脱水，烘干脱水温度为50℃，烘干脱水时间为5h，然后采用气流粉碎机粉碎至D50粒径为80μm；
(2)对步骤(1)粉碎后的煤采用压条机进行压缩成型，压缩压力为13MPa，压缩温度为50℃；
(3)将步骤(2)的压缩后的65kg褐煤进行粗粉碎至粒径为1-3mm，然后与35kg水混合、选用胶体磨进行研磨制浆，研磨制浆的时间为8分钟，得到浓度为65wt％的浆液。
对比例2
一种提高水煤浆固含量的方法，包括以下步骤：
(1)对收集的褐煤进行烘干脱水，烘干脱水温度为50℃，烘干脱水时间为5h，然后采用气流粉碎机粉碎至D50粒径为40μm，得煤粉；
(2)将步骤(1)的65kg煤粉与35kg水混合、选用胶体磨进行研磨制浆，研磨制浆的时间为8分钟，得到浓度为65wt％的浆液。
粘度测试：
对本发明实施例1-5所得浆液和对比例1-2所得浆液进行粘度测试，测试方法为：对本发明实施例1-5所得浆液和对比例1-2所得浆液进行粘度测试，测试方法为：使用GB/T18856.4-2008中规定的方法进行检测，采用油浴代替标准中的水浴进行加热恒温，以获得更高温度下的粘度数据，同时降低重复性限为20mPa·s。
具体测试结果见下表：
表1样品粘度测试结果
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
原料预处理：收集煤并控制含水率低于2wt％，然后粉碎至D50粒径为50-100μm；
压缩：对粉碎后的煤进行压缩成型，压缩压力为5-15MPa，压缩温度为30-60℃；
粉碎：对压缩成型后的煤再次粉碎处理，粉碎至D50粒径为30-50μm，得煤粉；
制浆：将煤粉与水按比例进行配比混合、研磨制浆，得到浓度为60-65wt％的浆液。
2.根据权利要求1所述的提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，采用烘干脱水控制含水率，所述烘干脱水温度为30-60℃，烘干脱水时间为2-6h。
3.根据权利要求1所述的提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，所述压缩成型为压片成型、压块成型或压条成型。
4.根据权利要求1所述的提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，压缩后粉碎至煤粉的堆密度为1100-1300kg/m3。
5.根据权利要求1所述的提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，粉碎过程为锤片式磨粉碎、球磨粉碎、棒磨粉碎、超微粉碎或气流粉碎。
6.根据权利要求1所述的提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，所述研磨制浆步骤搅拌制浆、分散制浆、乳化制浆、剪切制浆、均质制浆或胶体磨制浆。
7.根据权利要求1所述的提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，所述研磨制浆的时间为1-10分钟。
8.根据权利要求1所述的提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，所述制浆步骤中煤粉与水的质量比为60-65:35-40。
9.根据权利要求1所述的提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，所得浆液的粘度为600-1100mPa·s。
10.根据权利要求1所述的提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，当选用褐煤时，所得浆液的粘度为700-1000mPa·s。
11.根据权利要求1所述的提高水煤浆固含量的方法，其特征在于，当选用长焰煤时，所得浆液的粘度为600-800mPa·s。
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